JP2013162194A - デジタルカメラの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続撮影中も撮像素子から得られる画像信号にノイズを発生させずに省電力で冷却ファンを制御可能なデジタルカメラを提供すること。
【解決手段】シャッタースピード設定手段32と静止画および動画のフレームレート設定手段43とシャッタースピード設定手段32とフレームレート設定手段43によって設定された露光時間に基づいて撮像素子3の露光を制御する露出制御部20と静止画と動画の連続撮影フレーム数を測定する連続読出数測定手段42と強制冷却手段34を制御する冷却制御部41とを有し、シャッタースピードとフレームレートによる静止画もしくは動画の連続撮影が行われて終了すると冷却制御部41はシャッタースピードと連続撮影のフレーム数とにより強制冷却手段34を駆動させる時間を算出し、該算出した時間によって強制冷却手段34を駆動させることを特徴とする構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラに関し、特に強制冷却ファンを搭載したデジタルカメラの制御方法に関するものである。

近年、デジタルカメラやカメラ機能付き携帯電話などの撮像機能を有する電子機器が普及してきている。これらの電子機器に搭載される撮像素子と撮像素子からの出力を画像処理する画像処理回路は、撮像画像への電気的ノイズの影響を受けないように短い距離で接続する必要があり、かつ電子機器の薄型化も伴い近接配置されている。とくにデジタルカメラにおいては、撮像素子の背面に画像処理回路を実装した実装基板を近接配置している。そのため、撮像素子自体が発生する熱とともに画像処理回路が発生する熱が撮像素子に伝わることで撮像素子の温度が上昇し、熱によるノイズ（以下、熱ノイズ）が撮像画像に発生しやすい。

そこで、撮像素子と画像処理回路の熱をグラファイトシートなどの熱伝導性の高い部材によって電子機器の金属筐体へ放熱する構成が採られている。

しかし、撮像素子の高画素化や画像処理回路の高集積化、動画撮影機能の搭載により、撮像素子や画像処理回路が発生する熱は増加してきている。よって、金属筐体への放熱だけでは自然冷却しきれず、撮像素子だけでなく金属筐体のユーザーが触れる外観部分、とくに画像処理回路を実装した実装基板に近接している背面カバーが熱くなりやすい。光学ファインダーを有するデジタル一眼レフカメラでは、ユーザーは光学ファインダーを覗くために背面カバーに顔を接触させて撮影するので、撮像素子や画像処理回路が発生する熱を冷却する必要がある。そこで、強制冷却可能なファンを搭載したデジタルカメラが提案されている。

例えば、特許文献1では、撮像素子を駆動する電子回路が形成された電子回路基板の一部に穴を設け、冷却ファンにより穴を介して電子回路基板の一方側から他方側に空気を送風し、撮像素子を冷却する撮像装置が提案されている。

また、特許文献2では、冷却ファンの動作による振動が撮像素子から得られる画像信号にノイズを発生させないように撮像素子による画像信号生成動作期間中は冷却ファンの駆動を停止する制御方法が提案されている。

特開2011-35786号公報 特開平7-67005号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された特許文献2では撮像中は冷却ファンを稼働しないため、連続撮影により撮像時間が長くなると撮像素子の温度が高くなってしまう。さらに撮像中以外は冷却ファンを稼働し続けるため、ユーザーが電源をＯＮにしたまま撮像を行わないと、冷却ファンの駆動電力により電力を消費してしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、連続撮影中も撮像素子から得られる画像信号にノイズを発生させずに省電力で冷却ファンを制御可能なデジタルカメラを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は前記撮像素子3の露光量を遮光幕の開閉によって調整するシャッターの開口時間であるシャッタースピードを設定するシャッタースピード設定手段32と、静止画および動画のフレームの一秒間における撮影枚数であるフレームレートを設定するフレームレート設定手段43と、前記シャッタースピード設定手段32と前記フレームレート設定手段43によって設定された露光時間に基づいて前記撮像素子3の露光を制御する露出制御部20と、静止画と動画の連続撮影フレーム数を測定する連続読出数測定手段42と、前記強制冷却手段34を制御する冷却制御部41と、を有し、前記シャッタースピード設定手段32によって設定されたシャッタースピードと前記フレームレート設定手段43によって設定されたフレームレートによる静止画もしくは動画の連続撮影が行われて終了すると前記冷却制御部41はシャッタースピード設定手段32によって設定されたシャッタースピードと前記連続読出数測定手段42によって測定された連続撮影のフレーム数とにより前記強制冷却手段34を駆動させる時間を算出し、該算出した時間によって前記強制冷却手段34を駆動させることを特徴とする。

また、本発明は前記連続撮影が開始されると前記冷却制御部41は前記シャッタースピード設定手段32と前記フレームレート設定手段43によって設定された露光時間に基づいて前記撮像素子3の読出動作が停止する各フレーム間で前記強制冷却手段34に駆動電流を流し、該強制冷却手段34間欠動作させることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子から得られる画像信号にノイズを発生させずに省電力で冷却ファンを制御可能なデジタルカメラを提供することができる。

本発明に適用できるデジタルカメラの一例の構成を示すブロック図である。 (a)は本発明に適用できるデジタルカメラの一例の正面斜視図である。(b)は本発明に適用できるデジタルカメラの一例の背面斜視図である。 本発明に適用できるデジタルカメラの一例の正面図と断面図である。 本発明に適用できるデジタルカメラの冷却方法の一例を示すフローチャートである。 本発明における連続撮影におけるデジタルカメラ1内部の温度変化の一例の概略図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

まず、図1、2、3を参照して、本発明の第1の実施例の主な構成を説明する。図１はデジタルカメラ1の内部構成を示すブロック図である。図2はデジタルカメラ1の外観図を示したもので、（a）は正面斜視図、(b)は背面斜視図をそれぞれ示している。

デジタルカメラ1の正面にはレンズユニット2が設けられ、レンズユニット2から入射した光は、デジタルカメラ1の内部にある撮像素子3に結像するよう構成されている。レンズユニット2と撮像素子3の間には、光学ファインダー4へ光を反射するメインミラー5とシャッター6が配置されている。メインミラー5により反射された光は、焦点板7に結像されてペンタプリズム8により光学ファインダー4へ導かれるとともに、露出検出手段9へ分光される。

また、メインミラー5はハーフミラーとなっており、透過した一部の光はメインミラー5に可動可能に取り付けられたサブミラー10に反射され、焦点検出手段11に入光する。ユーザーがレリーズ釦12を半押し（ＳＷ1）すると、露出検出手段9による測光、焦点検出手段11による測距およびレンズユニット2内のレンズ駆動手段13によるフォーカスレンズ14の駆動が開始される。

つぎにユーザーがレリーズ釦12を全押し（SW2）すると撮像素子3の前面に配置しているメインミラー5およびシャッター6が駆動し、レンズユニット2からの光が撮像素子3へ入光する。そして撮像素子3は電荷蓄積および電荷読み出し動作を開始させる露光動作を行う。そして、デジタルカメラ1の側面に設けられた画像記録読取手段15に装着されている記録媒体16に撮影画像を記録保存する。記録媒体16に保存された画像は、デジタルカメラ1の背面の画像再生釦17を押すことで、表示装置18に表示される。

つぎに本実施形態のデジタルカメラ1は、デジタルカメラ１全体の制御を司るシステム制御回路19を有する。システム制御回路19は、ＣＰＵやＭＰＵ等により構成され、後述する各回路等の動作を制御する。測距が開始されるとシステム制御回路19は焦点検出手段11からの出力をもとにレンズ駆動手段13を制御し、フォーカスレンズ14を光軸方向に駆動して焦点合わせを行う。

また、システム制御回路19は露光制御部20によりレンズユニット2内の絞り21、メインミラー5、シャッター6およびタイミングジェネレータ22を制御する。メインミラー5はレンズから撮像素子3への光路より退避するアップ位置に駆動可能で、サブミラー10もメインミラー5に対して折り畳まれて撮影光路外に退避する。シャッター6は、先幕および後幕を有して構成されており、レンズユニット2からの光束の透過および遮断を制御する。測光が開始されるとシステム制御回路19は露出検出手段9からの出力とユーザーが事前に設定した撮影条件に応じて絞りおよびシャッタースピードの値を決定する。撮影条件の設定方法については後述する。レリーズ釦12（SW2）により撮影動作が開始されるとシステム制御回路19は露光制御部20により絞り21を決定された値に制御する。

また、システム制御回路19は決定されたシャッタースピードに応じ露光制御部20によりメインミラー5およびサブミラー10をアップ/ダウン駆動させ、シャッター6の先幕および後幕の走行駆動を制御する。

また、システム制御回路19は露光制御部20によりタイミングジェネレータ22から撮像素子3を駆動する際に必要なパルス信号を出力させる。撮像素子3はタイミングジェネレータ22から出力されたパルス信号に応じ電荷蓄積および電荷読み出し動作を行う。撮像素子3から読み出された電荷はA/D変換回路23によりデジタル化され、画像処理回路24へ送られる。送られた画像は画像処理回路24内の画像処理部25によりホワイトバランス調整や画像圧縮処理等を行われ、記録制御部26により画像記録読込手段15を介し記録媒体16に記録保存される。

記録媒体16は一般的なＳＤカードやＣＦカードなどである。記録媒体16に保存した撮影画像は、画像再生釦17を押すことで画像記録読込手段15により画像処理回路24内の表示制御部27に読み込まれ、Ｄ/Ａ変換回路28によりアナログ化され表示装置18に表示される。表示装置18は一般的な液晶や有機ＥＬなどでよい。

なお、本発明においては、レンズユニット2はフォーカスレンズ14のみの記載であるが、ズームレンズを有するものなどでもよく、一体型もしくは取替え可能な別体型の構成としてもよい。また、メインミラー5、サブミラー10およびペンタプリズム8を省き、シャッター6を撮像素子3による電子シャッターとし、光学ファインダー4の代わりにEVF（電子ファインダー）もしくは表示装置18に表示するLVモードの構成にしてもよい。このとき、露出検出手段9の代わりに撮像素子3が露出検出を行う。上述したこれらの構成に関しては公知であるため詳細な説明は省略する。

つぎに撮影条件の設定方法について説明する。操作部材である撮影モード選択手段29は撮影モードを設定することができ、例えば自動露出モード、絞り優先露出モード（Av）、シャッタースピード優先露出モード（Tv）、マニュアルモード（M）、バルブモード（B）を設定できる。自動露出モードに設定した場合は、ダイヤル操作部材である露出設定手段30により撮影者が任意に適正露出値を設定し、絞り値およびシャッタースピードは撮影時にその適正露出になるように自動で決定される。絞り優先露出モード（Av）、シャッタースピード優先露出モード（Tv）、マニュアルモード（M）を設定した場合は、絞り設定手段31およびシャッタースピード設定手段32により、絞り値およびシャッタースピードを任意に設定できる。バルブモードを設定した場合は、レリーズ釦12（SW2）を押すと撮影を開始し、レリーズ釦12（SW2）を押している間は露光し続け、レリーズ釦12（SW2）を離すと露光終了し、撮影中にシャッタースピードが決定できる。

つぎに本発明の特徴である撮像素子3および画像処理回路24を強制冷却する構成について図３のデジタルカメラ1の断面図を用いて説明する。

撮像素子3は、前述したようにレンズユニット2の光軸上にメインミラー5とシャッター6を挟んで配置されている。撮像素子3にはタイミングジェネレータ22とA/D変換回路23が実装されており、撮像素子3と表示手段18との間に配置された実装基板33と電気的に接続されている。実装基板33の表示手段18側の面にシステム制御回路19と画像処理回路24が実装されており、強制冷却手段34とともに画像信号のノイズの原因となる電磁波をシールドするシールドケース35に内包されている。

強制冷却手段34は板状のピエゾ素子を振動させることで強制的に気流を発生させ、撮像素子および画像処理回路を冷却する小型のブロアであり、実装基板33に実装されている。ピエゾ素子を用いたブロアについては公知であるため、詳細な説明は省略する。また、羽を回転させて気流を発生させるファンでもよい。実装基板33の強制冷却手段34が実装されている部分には貫通穴36が設けられており、強制冷却手段34によってシールドケース35内部に気流を発生させることができる。

デジタルカメラ1の側面にはストロボ接続端子やUSB端子などが配置している端子部37があり、端子部37の隣に吸気孔38と排気孔39が設けられている。吸気孔38と排気孔39にはカメラ内部への水の浸入を防ぎ、気体のみを通す防水フィルター40が取り付けられている。

強制冷却手段34が駆動されると図3の矢印のように吸気孔38から外気が吸気され、撮像素子3と実装基板33の間に気流が発生し、撮像素子3を冷却する。さらに気流は強制冷却手段34によってシールドケース35内部に吸気され、実装基板33に実装されているシステム制御回路19と画像処理回路24を冷却し、排気孔39より外部へ排気される。シールドケース35は強制冷却手段34によってシールドケース35内部に吸気された気流がシステム制御回路19と画像処理回路24へ効果的に流動するように傾斜形状を有している。また、強制冷却手段34によってシールドケース35内部に吸気された気流が排気孔39に排気されるように、シールドケース35の排気孔39に隣接する部分に穴を有している。

つぎに強制冷却手段34の駆動方法について、図4の本発明に適用できるデジタルカメラの冷却方法の一例を示すフローチャートと図5の連続撮影におけるデジタルカメラ1内部の温度変化の一例の概略図を用いて説明する。

システム制御回路19は上述した構成のほかに冷却制御部41および連続読出数測定手段42を有する。また、デジタルカメラ1は操作部材であるフレームレート設定手段43と動画モード切換手段44と動画録画釦45を有する。冷却制御部41は強制冷却手段34の駆動を制御する。

連続読出数測定手段42は、静止画の連続撮影もしくは動画の撮影を行った場合の一度の連続撮影における画像のフレーム数を測定する手段で、システム制御回路19が露光制御部20を通して撮像手段3に連続的に露光読出させた連続撮影フレーム数Cを測定する。

フレームレート設定手段43は、静止画の連続撮影もしくは、動画撮影で1秒間に撮影するフレーム数Fを設定する。たとえば、フレームレート設定手段43で1秒間に10フレームと設定して、2秒間静止画を連続撮影すると、連続読出数測定手段42は20フレームとカウントする。また、連続撮影時間Tsを測定し、設定されたフレームレートFを用いてF×Ts＝Cとして連続撮影フレーム数Cを算出してもよい。

動画モード切換手段44は静止画撮影モードと動画撮影モードを切り替える操作部材である。動画録画釦44は動画撮影モード時に録画を開始する釦である。

まず、デジタルカメラ1の電源をONにすると、STEP1でユーザーはシャッタースピードSを設定する。シャッタースピード優先露出モード（Tv）、マニュアルモード（M）の場合は、操作部材であるシャッタースピード設定手段32を操作し、シャッタースピードSを設定する。自動露出モード、絞り優先露出モード（Av）の場合は、ユーザーが操作部材である露出設定手段30によって露出を設定すると、設定された露出となるように自動でシャッタースピードSが設定される。

STEP2でユーザーはフレームレート設定手段43を操作し、フレームレートFを設定する。静止画モードの場合、たとえば連続撮影速度が最高10コマ/秒であると1秒間に撮影するフレームレートF を1〜10フレームの範囲で設定できる。また、動画モード切換手段44によって動画モードに切り替えた場合、たとえば一般的な動画撮影のフレームレート24FPS、30FPS、60FPSから選択してF を設定できる。

STEP3でユーザーは撮影を開始する。静止画撮影モードの場合は、ユーザーがレリーズ釦12（SW2）を押すと連続撮影を開始し、レリーズ釦12（SW2）を押し続けている間は連続撮影を続け、離すと撮影を終了する。動画撮影モードの場合は、ユーザーが動画録画釦44を押すと動画撮影が開始される。もう一度、動画録画釦44を押すと動画撮影が停止される。撮影が開始されると図5の連続撮影におけるデジタルカメラ1内部の温度変化の一例の概略図に示すように連続撮影のフレームごとに内部温度が上昇する。各フレームの時間はSTEP2で設定したフレームレートFから1/F秒であり、そのうち撮像素子3が画像を蓄積・読出しを行うのはSTEP1で設定したシャッタースピードのS秒となり、S秒感に温度が上昇する。

STEP4でシステム回路19内の冷却制御部41は、設定されたシャッタースピードSとフレームレートFからノイズを発生させないように撮像素子3が画像を蓄積・読出しを行っていない各フレーム間のF−S秒ごとに強制冷却手段34を間欠駆動させる。図5に示すように各フレーム間の強制冷却手段34が駆動している間は、撮像素子3と画像処理回路24が冷却され、デジタルカメラ1内の温度が減少する。

STEP5でユーザーが静止画の連続撮影もしくは動画撮影を終了する。

撮影が終了するとSTEP6でシステム回路19内の連続読出数測定手段42は連続撮影フレーム数Cをカウントする。

STEP7で冷却制御部41は、設定されたシャッタースピードSと測定された連続撮影フレーム数Cから撮像素子3と画像処理回路24を冷却するのに要する強制冷却手段34の駆動時間Trを算出する。デジタルカメラ1の筐体からの自然放熱などを考慮して、シャッタースピードSと連続撮影フレーム数Cの条件によって冷却に要する時間を事前に測定し、補正係数ｋとしてメモリにデータを保有しておき、S×C×k＝Trで駆動時間Trを算出する。強制冷却手段34を算出した駆動時間Trだけ駆動させると図5のようにデジタルカメラ1内の温度が減少し、強制冷却手段34は停止する。

以上のように、本発明によれば、本発明によれば撮像素子および実装基板上の画像処理回路を効果的に冷却し、かつ撮像素子から得られる画像信号にノイズを発生させずに省電力で冷却ファンを制御可能なデジタルカメラを提供することができる。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

3 撮像素子
24 画像処理回路
33 実装基板
34 強制冷却手段
35 シールドケース
36 貫通穴

Claims (2)

1. 前記撮像素子3の露光量を遮光幕の開閉によって調整するシャッターの開口時間であるシャッタースピードを設定するシャッタースピード設定手段32と、
   静止画および動画のフレームの一秒間における撮影枚数であるフレームレートを設定するフレームレート設定手段43と、
   前記シャッタースピード設定手段32と前記フレームレート設定手段43によって設定された露光時間に基づいて前記撮像素子3の露光を制御する露出制御部20と、
   静止画と動画の連続撮影フレーム数を測定する連続読出数測定手段42と、
   前記強制冷却手段34を制御する冷却制御部41と、を有し、
   前記シャッタースピード設定手段32によって設定されたシャッタースピードと前記フレームレート設定手段43によって設定されたフレームレートによる静止画もしくは動画の連続撮影が行われて終了すると前記冷却制御部41はシャッタースピード設定手段32によって設定されたシャッタースピードと前記連続読出数測定手段42によって測定された連続撮影のフレーム数とにより前記強制冷却手段34を駆動させる時間を算出し、該算出した時間によって前記強制冷却手段34を駆動させることを特徴とするデジタルカメラ1の制御方法。
2. 前記連続撮影が開始されると前記冷却制御部41は前記シャッタースピード設定手段32と前記フレームレート設定手段43によって設定された露光時間に基づいて前記撮像素子3の読出動作が停止する各フレーム間で前記強制冷却手段34に駆動電流を流し、該強制冷却手段34間欠動作させることを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ1の制御方法。